第十一讲 面向对象基础——抽象类与接口

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抽象类

抽象类的概述

抽象就是从多个事物中将共性的、本质的内容抽取出来。例如：狼和狗共性都是犬科，犬科就是抽象出来的概念。

• 抽象类：Java中可以定义没有方法体的方法，该方法的具体实现由子类完成，该方法称为抽象方法，包含抽象方法的类就是抽象类；
• 抽象方法的由来：多个对象都具备相同的功能，但是功能具体内容有所不同，那么在抽取过程中，只抽取了功能定义，并未抽取功能主体，那么只有功能声明，没有功能主体的方法称为抽象方法。例如，狼和狗都有吼叫的方法，可是吼叫内容是不一样的，所以抽象出来的犬科虽然有吼叫功能，但是并不明确吼叫的细节。

抽象类的特点

1. 抽象方法一定定义在抽象类中；
2. 抽象方法和抽象类都必须被abstract关键字修饰；
3. 抽象类不可以用new创建对象，因为调用抽象方法没意义；
4. 抽象类中的抽象方法要被使用，必须由子类覆写其所有的抽象方法后，建立子类对象调用，如果子类只覆盖了部分抽象方法，那么该子类还是一个抽象类。

抽象类的一些细节

1. 抽象类中有构造函数吗？
   有。抽象类的构造函数虽然不能给抽象类对象实例化，因为抽象类不能创建对象，但是抽象类有子类，它的构造函数可以给子类的对象实例化。
2. 抽象类一定是个父类吗？
   是的。必须需要子类覆盖抽象方法后，才可以实例化，使用这些方法。
3. 抽象类中可以不定义抽象方法吗？
   可以的。仅仅是让该类不能创建对象。
4. 抽象关键字abstract和哪些关键字不能共存呢？
   
   • final：非法的修饰符组合，abstract和final；
   • private：private的方法不能被覆盖；
   • static
5. 抽象类和一般类的异同点？
   抽象类和一般类没有太大的不同，该如何描述事物就如何描述事物，只不过该事物出现了一些看不懂的东西。这些不确定的部分，也是该事物的功能，需要明确出现，但是无法定义主体，通过抽象方法表示。抽象类和一般类的异同点，总结起来就是：
   
   • 相同点：都是用来描述事物，都可以进行属性和行为的描述；
   • 不同点：抽象类描述事物的信息不具体，一般类描述事物的信息具体；
     
     • 代码的不同之处：抽象类中可以定义抽象方法，一般类不行(也即抽象类比一般类多了个抽象函数，就是在类中可以定义抽象方法，也可以不定义抽象方法)；抽象类不可以实例化，一般类可以。

抽象类的练习

练习一，假如我们在开发一个系统时需要对员工进行建模，员工包含3个属性：姓名、工号以及工资。经理也是员工，除了含有员工的属性外，另外还有一个奖金属性。请使用继承的思想设计出员工类和经理类，要求类中提供必要的方法进行属性访问。

abstract class Employee {
    private String name;
    private String id;
    private double pay;

    Employee(String name, String id, double pay) {
        this.name = name;
        this.id = id;
        this.pay = pay;
    } 

    public abstract void work();
}

class Pro extends Employee {
    Pro(String name, String id, double pay) {
        super(name, id, pay);
    } 

    public void work() {
        System.out.println("pro work");
    }
}

class Manager extends Employee {
    private int bonus;

    Manager(String name, String id, double pay, int bonus) {
        super(name, id, pay);
        this.bonus = bonus;
    }

    public void work() {
        System.out.println("manager work");
    }
}

练习二，获取一段程序运行的时间。
分析：一段程序运行时间的原理——获取程序开始和结束的时间并相减即可。获取时间：System.currentTimeMillis();。

abstract class GetTime {
    public final void getTime() {
        long start = System.currentTimeMillis();

        runCode();

        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("毫秒："+(end-start));
    }
    public abstract void runCode();
}
class SubTime extends GetTime {
    public void runCode() {
        for(int x = 0; x < 4000; x++) {
            System.out.print(x);
        }
    }
}
class TemplateDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // GetTime gt = new GetTime();
        SubTime gt = new SubTime();
        gt.getTime();
    }
}

从上述程序代码中，我们可以学到一个模板方法设计模式。什么是模板方法设计模式呢？在定义功能时，功能的一部分是确定的，但是有一部分是不确定的，而确定的部分在使用不确定的部分，那么这时就将不确定的部分暴露出去，由该类的子类去完成，这样可以提高功能扩展性和代码复用性。

接口

接口的概述

初期理解，可以认为是一个特殊的抽象类，当抽象类中的方法都是抽象的，那么该类可以通过接口的形式来表示。接口定义时，格式特点有：

1. 接口中常见定义：常量、抽象方法；
2. 接口中的成员都有固定修饰符——常量：public static final、方法：public abstract。记住：接口中的成员都是public的。

接口是不可以创建对象的，因为有抽象方法，需要被子类实现，子类对接口中的抽象方法全都覆盖后，子类才可以实例化，否则子类仍是一个抽象类。

接口的特点

1. 接口不可以实例化；
2. 需要覆盖了接口中的所有的抽象方法的子类，才可以实例化，否则该子类还是一个抽象类；
3. 接口是用来被实现的。

接口的好处

接口的多实现

接口可以被多实现，也是对多继承不支持的转换形式，Java是支持多实现的。

interface Inter {
    public static final int NUM = 3;
    public abstract void show();
}
interface InterA {
    public abstract void show();
}
class Demo {
    public void function() {}
}
class Test extends Demo implements Inter, InterA {
    public void show() {}
}

class InterfaceDemo {
    public static void main(String[] args) {
         Test t = new Test();
         System.out.println(t.NUM); // 3
         System.out.println(Test.NUM); // 3
         System.out.println(Inter.NUM); // 3
    }
}

避免了单继承的局限性

亦可从上述程序代码中知道接口的第二个好处：一个类继承一个类的同时，还可以实现多个接口，这样就避免了单继承的局限性。这也说明了继承是为了获取体系中的基本功能，想要扩展功能，可以通过实现接口来完成。
类与类之间是继承关系(is a)，类与接口之间是实现关系(like a)，那么接口与接口之间是什么关系呢？是继承关系，而且是多继承的。

interface A {
    void methodA();
}
interface B {
    void methodB();
}
interface C extends B, A {
    void methodC();
}
class D implements C {
    public void methodA() {}
    public void methodB() {}
    public void methodC() {}
}

没有抽象方法的抽象类

还记得我们在讲抽象类的时候，说过抽象类中可以不定义抽象方法。肯定有人会对此有疑问，没关系，我们现在用一个例子来释疑。

interface Inter
{
    void show1();
    void show2();
    void show3();
    void show4();
}
// 为了方便创建Inter接口的子类对象，可以用一个类先把接口中的所有方法都空实现。
// 该类创建对象没有意义，所以可以将该类抽象。
// 这就是传说中的没有抽象方法的抽象类。
abstract class Demo implements Inter
{
    public void show1() {}
    public void show2() {}
    public void show3() {}
    public void show4() {}
}

// DemoA需要使用接口中的部分方法，比如使用show1。
class DemoA extends Demo //implements Inter
{
    public void show1()
    {
        System.out.println("DemoA show1");
    }
    /*
    public void show2() {}
    public void show3() {}
    public void show4() {}
    */
}

// DemoB也需要接口的部分功能，需要show3();
class DemoB extends Demo // implements Inter
{
    public void show3()
    {
        System.out.println("DemoB show3");
    }
    /*
    public void show2() {}
    public void show1() {}
    public void show4() {}
    */
}
// 问题：只需要部分功能，但是为了实例化，必须要全部覆盖。代码的复用性很差。
class InterfaceDemo4 
{
    public static void main(String[] args) 
    {
        DemoA a = new DemoA();
        a.show1();
    }
}

接口的思想

1. 接口的出现扩展了功能；
2. 接口其实就是暴露出来的规则；
3. 接口的出现降低了耦合性(事物之间的紧密联系程度)，接口的出现更多的是为了解耦。

接口的出现，一方在使用接口，一方在实现接口，所以我们要知道如何弄清楚双方。

抽象类和接口的区别

1. 类与类之间是继承关系，is a；类与接口之间是实现关系，like a；
2. 抽象类中可以定义抽象和非抽象方法，子类可以直接使用，或者覆盖使用；接口中定义的都是抽象方法，必须实现才能用；
3. 类用于描述的是事物的共性基本功能；接口用于定义的都是事物的额外功能。(这个是最重要的！！！！！)